קטגוריות: מאמרים מוצגים » חדשות חשמליות מעניינות
מספר צפיות: 45804
הערות לכתבה: 5
כבלי חימום: סוגים ויישומים
כבלי חימום - סוג ספציפי של מוצרי כבלים הממירים אנרגיה חשמלית לחום לחימום ומבצעים את הפונקציה של מקלט אנרגיה חשמלית, ולא קו הולכה. כבלי חימום שונים באופן משמעותי מכבלים וחוטי חשמל רגילים, שמטרתם להעביר אנרגיה חשמלית בהכי פחות אובדן ועם ירידת מתח קלה לא אורך הקו (לרוב לא יותר מ -5%).
כבל החימום משמש כקטעי חימום, כלומר מקטעים באורך מסוים, ובאורך זה יש ירידה מלאה במתח המופעל. לפיכך, יש לראות במדור החימום כמקלט קונבנציונאלי של אנרגיה חשמלית (כאחד מסוגי גופי החימום החשמליים).
אורך חלקי חימום הכבלים נע בדרך כלל בין כמה מטרים למספר מאות מטרים.
השפעת פיזור חלק מהאנרגיה המועברת בצורה של חום, שהיא שלילית עבור כבלים קונבנציונליים, משמשת כשימושית בכבלי חימום. יתר על כן, המרת אנרגיה חשמלית לחום מתרחשת בצורה האופטימאלית והחסכונית ביותר. ההמרה הושלמה, שקטה, ללא שימוש בחומרים נוספים (דלק, מחמצן).
כבלי חימום הם בעלי טווח מפותח למדי ומשמשים במגוון רחב של מתקנים ומכשירים. אך עם זאת הם מתייחסים למוצרי כבלים משונים ובספרות אין כמעט עבודות בנושא תכנון, חישוב ושימוש בכבלי חימום.
סוגי הכבלים לפי מערך פיזור החום
ליניארי עמיד - כבלי חימום שבהם משתחרר החום בגלל אפקט ג'ול-לנץ כאשר זרם חשמלי עובר דרך ליבת החימום. הכבל מתוכנן באופן שירידה מוחלטת במתח המופעל מתרחשת בליבת החימום, אך אלמנטי הכבלים אינם מתחממים יתר על המידה בערכים המותרים.
אורך קטע החימום הוא בדרך כלל מכמה למאות מטרים. לכבלים מסוג זה עשויים להיות ליבות חימום מקבילות אחת, שתיים או יותר בעלות צורה לינארית או ספירלית. חיתוך כבלים שרירותי לאורכו אינו מקובל.
העוצמה התרמית של כבלים לינאריים עמידים פוחתת מעט במהלך החימום, ועוצמת השינוי תלויה בערך של מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות של החומר של ליבת החימום. השינויים הקטנים ביותר בהתנגדות נצפים בסגסוגות עמידות גבוהה (TKr + 0.0001), הגדולה ביותר בנחושת (TKr + 0.004)
התנגדות זונל כבלי החימום אינם שונים באופן עקרוני מהקודמים, אך נבדלים באופן מהותי בעיצובם. הם מכילים שני מוליכים מבודדים מקבילים.
הבידוד של מוליכים מוליכים איתר מעת לעת "חלונות" העקורים זה מזה בצעד נתון (בדרך כלל כ- 1 מ '). סליל חוט דק של סגסוגת עמידות גבוהה מוצב על גבי שתי ליבות אלה.
ב"חלונות "הספירלה נסגרת על חוטי המוליך, כתוצאה מכך הכבל מייצג מערכת של התנגדות (נגדים) המחוברים במקביל לחוטים המוליכים. על כל אחד מהם ישנה ירידה מוחלטת במתח המופעל. הכבל הזונלי נוח בכך שהוא ניתן לחתוך בכל מקום. האורך המינימלי של קטע החימום הוא 1.5 - 2 מ '.
האורך המרבי נקבע על ידי חתך הרוחב של מוליכים וכוח ליניארי.מכיוון שגוף החימום של כבלי האזורי ההתנגדות עשוי מסגסוגות עמידות גבוהה, כוחם אינו תלוי כמעט בטמפרטורה, ולכן הם נקראים גם כבלי חשמל קבועים.
כבלים לוויסות עצמי יש תכנון הדומה באופן חלקי לעיצוב של כבלי אזור התנגדות. הם מכילים גם שני מוליכים מקבילים, אך אינם מבודדים. מוליכים סגורים במטריקס מוליך פולימרים, או מחוברים דרך חוטי מוליך פולימריים ספיראליים.
ההשפעה של ויסות עצמי מושגת בגלל העובדה שרכיב הדלק של הכבל, העשוי מחומר מוליך פולימרי, מגדיל משמעותית את ההתנגדות שלו כשהוא מחומם. ערך ה- Tcr של הפולימר המוליך מגיע ל- 0.05-0.075, כלומר פי 12-18 יותר מזה של הנחושת.
כבלי חימום אינדוקטיביים בתכנון שלהם הם מכילים אלמנטים פרומגנטיים, ומוליכים מבודדים מוליכים מונחים סביב האלמנטים הפרומגנטיים בצורה של סלילה המשרה שטף מגנטי לסירוגין בליבה. אפקט שחרור החום מושג הן כתוצאה מאובדן התנגדות המתפתל והן בגלל הפסדים התנגדותיים בליבה הנובעים מזרמים המושרים.
היחס בין הפסדים אלו ואחרים נקבע על ידי תכנון הכבל. הפסדים בליבה יכולים להיות 80-20% מכל אובדן הכבלים. במקרה הראשון, ההפסדים בסלילה הם קטנים, והוא מחומם מעט בגלל הפסדים משלו, המאפשר להשיג עוצמה לינארית גבוהה משמעותית בהשוואה לכבלים התנגדים.
שיטת צינורות חימום באמצעות "אפקט SKIN" יכולה להיחשב גם כאחת מהאפשרויות לכבל האינדוקטיבי. במקרה זה, את תפקיד סלילת האינדוקציה מגלם גרעין מבודד של חתך רוחב גדול, ותפקיד המשרן הוא צינור הפלדה בו נמצא ליבה זו. חום נוצר הן בליבה והן בצינור כתוצאה מזרמי מיצים.
יישומים לכבלי חימום
התקנים המשתמשים בכבלי חימום יכולים להיות שונים באופן דרמטי בגודל, בטמפרטורת ההפעלה ובתפוקת החום. לכן מגוון היישומים לכבלי חימום הוא רחב מאוד.
בגדים מחוממים, שמיכות, שטיחים - שמיכות ושמיכות חשמליות, רפידות חימום, מושבים מחוממים, בגדים מחוממים ונעליים. ככלל, יש להם כוח קטן (10 - 50 וואט) וטמפרטורת פעולה בטוחה לבני אדם, כלומר לא גבוה מ- 50 מעלות צלזיוס. קבוצה זו עשויה לכלול תנורי חימום ביתיים בעלי עוצמה נמוכה: מחממי מזון לתינוקות, מפשירי מקררים המשתמשים בכבלי חימום.
מערכות חימום לחדרים - בהם כבלי חימום משמשים כאלמנט דלק, המופץ פחות או יותר באופן שווה על שטח החדר. במידת הצורך ניתן להרכיב את הכבלים על הקירות והתקרה. האפשרות הטובה ביותר להתקנת כבלים מבחינת העברת חום, אחסון חום, בטיחות ואבטחה היא להתקין את הכבל בעובי משטח המלט, המונח מתחת לחיפוי רצפה דקורטיבי.
הטמפרטורה על המשטח המחומם היא בדרך כלל 22 - 26 מעלות צלזיוס, אך יכולה להגיע ל 35 מעלות צלזיוס. העוצמה הספציפית של מערכות חימום רצפות משתנה בטווח של 70-150 W / m². מערכות אחסון צריכות חשמל עד 200 W / m². העוצמה הכוללת של המערכת יכולה להיות בעלת גבולות רחבים מאוד: ממאה וואט לעשרות ומאות קילוואט.
מערכות הסרת קרח למדרכות, מדרגות פתוחות, רמפות. כמו במקרה הקודם, הכבלים מונחים בעובי בסיס הבטון. מערכות אלו מתפקדות רק בזמן בו יורד שלג על פני השטח של עצמים או צורות קרח.
העוצמה הספציפית של מערכות חימום למשטחים פתוחים משתנה בטווח 200-350 W / מ"ר. הקיבולת הכוללת של המערכת נעה בין כמה לעשרות מאות קילוואט.
זה כולל גם מערכות נגד קרח למתקני ספורט (מגרשי כדורגל, הליכונים, מסלולי מרוצים, מגרשי טניס), קטעים מסוכנים של כבישים מהירים (עליות, ירידות, פניות חדות), מסלולי מסלול. כוח החימום הספציפי של מערכות אלו יכול להגיע ל 500 וואט / מ"ר, והספק הכולל - מספר מגה וואט.
מערכות ציפוי גגות משמשים למניעת: סתימת קרח של שבילי זרימת מים, היווצרות קרחונים והוצאת שלג וקרח מאזורים מסוכנים. כבלי חימום ממוקמים לאורך שבילי זרימת המים, בצינורות ניקוז, על המרזבים, תותחי מים, על עמקים וצמתים.
לכבלי החימום המשמשים במערכות אלה, ככלל, הספק ליניארי של 25 וואט ומעלה למטר. הקיבולת הכוללת של המערכת תלויה בתכנון ובגודל הגג של בניין מסוים ונעה בין 1-2 לכמה מאות קילוואט.
הטמפרטורה על פני השטח של מערכות נגד ציפוי בהעדר שלג וקרח ובטמפרטורת הסביבה השלילית היא לרוב +5 - 7 מעלות צלזיוס. במהלך התכה של שלג וקרח, טמפרטורת פני השטח היא רק חלק קטן מעלות מעל 0 מעלות צלזיוס. אם הטמפרטורה הסביבתית היא מעל + 5 ° С, מערכות כנגד הדובדבן נכבות כמיותרות.
מערכות חימום לצינורות ומכלים. מערכות צנרת ארוכות ומסועפות וכבלי חימום הם המתאימים ביותר לחימום שלהם. בפועל, ככלל, ישנם שני סוגים של מערכות חימום - מניעת הקפאה ושמירה על הטמפרטורה על הצינור מעל הרגיל (מעל + 20 מעלות צלזיוס). המטרה העיקרית של שני סוגי המערכות היא לפצות על אובדן החום מהצינור (או הטנק) לסביבה.
מדורי החימום מורכבים על גבי הצינור (מיכל) וסוגרים יחד על ידי בידוד תרמי. ההספק הליניארי של מערכות חימום של צינורות הוא בדרך כלל 10-60 ואט / מ. הקיבולת הכוללת של המערכת תלויה באורך הצינור.הכוח הספציפי של מערכות חימום הטנקים הוא 10-80 לכל 1 מ"ר. המשטח המחומם, והסך הכל תלוי בגודל המכל.
מטרתן של מערכות נגד הקפאה היא למנוע היווצרות של תקעי קרח וקרע של צינורות, ולכן זה מספיק כדי לשמור על 5 מעלות צלזיוס על הצינור. מערכות תחזוקת טמפרטורה יכולות להשתנות מאוד מבחינת הטמפרטורה הנדרשת בצינור (מיכל): +40 מספיק בכדי להעביר שמן ופתרונות מימיים רבים. מעלות צלזיוס, ולביטומן נדרש 160-180 מעלות צלזיוס.
מערכות חימום לציוד טכנולוגי הם נבדלים על ידי מגוון רחב של מטרות, טמפרטורות נדרשות, יכולות ספציפיות ומפותחים על בסיס גישה אינדיבידואלית.
מטרת המערכת
טמפרטורה ° C
הספק ספציפי, W / מ"ר
הספק כולל, קילוואט
מחסומים תרמיים בתאי מקררים תעשייתיים
2-5
3 - 15
0,5-5
חימום אנטנת לוויין
2-5
200-300
2-15
שומני חימום לאמבטיה
30-50
200-400
0,5-3
קווי מוצרים מחוממים מבטון
40-60
300
20-50
לחץ על חימום צלחת
40-150
300-1000
2-10
צילינדרים מחוממים וראשי מכונות הזרקה וחול
120-130
10000 - 20000
דוד יחיד 0.5-2
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: